Materiais ativos 3D: Cientistas criam estruturas sintéticas que imitam o movimento de vermes
Esta descoberta é extraordinária e pode revolucionar o mundo dos materiais sintéticos. Essas estruturas imitam os movimentos dos vermes.
Imagine nos depararmos com uma verdadeira revolução no mundo dos materiais! Cientistas da Universidade de Bristol deram um salto gigantesco ao desenvolver materiais sintéticos que se movem por conta própria, como os vermes. Sim, você acertou!
Esses materiais pertencem a uma nova categoria chamada “matéria ativa”, que se destaca por poder se mover sozinho graças a fontes internas de energia. É um pouco como se tivéssemos dado vida a algo que antes era apenas plástico ou madeira, tornando-o capaz de agir de forma autónoma.
E isso não é tudo! As aplicações futuras desta descoberta são verdadeiramente fascinantes. Pense, por exemplo, na liberação controlada de medicamentos ou materiais que se auto-reparam. Imagine um band-aid que se conserta sozinho ao ser arrancado! Mas como eles fizeram isso?
Foi uma colaboração verdadeiramente internacional! Pesquisadores de Bristol, juntamente com colegas de Paris e Leiden, montaram um experimento incrível. Eles usaram partículas especiais chamadas colóides Janus, que são muito pequenas, com apenas alguns mícrons de tamanho, e as suspenderam em um líquido.
Alguns detalhes do experimento
Para ativar o sistema, eles aplicaram um forte campo elétrico , que fez essas partículas se movimentarem. E para observar tudo isso, eles usaram uma técnica avançada de microscopia 3D. É como ter uma visão em primeira mão de como essas estruturas se formam!
Os resultados foram surpreendentes! Em comparação com pesquisas anteriores, os pesquisadores usaram partículas menores , cerca de um terço do tamanho normal. Isso nos permitiu obter um sistema totalmente tridimensional. Sob o efeito do campo eléctrico, as partículas agregam-se em filamentos activos que se movem tal como vermes reais.
Os resultados são encorajadores
Dependendo da densidade do campo elétrico, ocorrem diferentes formações: se a densidade for baixa, formam-se cadeias semelhantes a vermes; se a densidade for alta, porém, são criadas estruturas mais complexas (como labirintos). Para compreender melhor estes movimentos, os cientistas desenvolveram um modelo matemático que prevê como os “vermes sintéticos” se movem com base no seu comprimento. Simulações numéricas revelaram que ao aumentar a força dipolo , passamos de estruturas tridimensionais para cordas autopropulsadas em duas dimensões. É como se tivéssemos descoberto uma nova forma de ver a matéria!
Um aspecto interessante é o efeito de persistência : o comportamento das cordas é influenciado pelo tempo de persistência ativo, fenômeno que não é observado na matéria térmica comum. As perspectivas são realmente animadoras! Poderíamos ver a criação de dispositivos autônomos que se movem sem necessidade de intervenção externa. Imagine um material que se move por conta própria para tentar se reparar ou para entregar drogas de forma direcionada . Este é o conceito de inteligência de enxame, onde enxames de partículas poderiam trabalhar juntos para atingir objetivos específicos. Além disso, existe o potencial desenvolvimento de materiais autocurativos, capazes de se regenerarem sem necessidade de ajuda externa.
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